段式液晶驅動

1、【1021-2】用SH79F32驅動靜態(tài)段式液晶顯示器 1.引言    如今，液晶顯示器在各種產品中得到了極其廣泛的應用，其身影已遍及各行各業(yè)以及社會生活的各個角落。其中，段式液晶更是工控產品和部分小家電或消費類產品開發(fā)中經常用到的器件。隨著技術的進步，各種驅動芯片的出現和發(fā)展也使液晶的使用變得輕松、快捷，而且越來越多的IC廠商順應市場的需求和趨勢，將驅動集成到各種單片機中，更加簡化了開發(fā)人員的設計工作。本文將試著探討如何應用SH79F32集成的LCD驅動器，驅動各種段式液晶顯示器，使其適應盡可能多的應用場合，并以靜態(tài)驅動型的段式液晶EDS815為例，演示如何使用其液晶驅動

2、功能。作此拙文，不當之處，還望各位批評指正。2.SH79F32的液晶驅動特性       SH79F32的LCD驅動器包含一個控制器，一個電壓發(fā)生器，一個占空比發(fā)生器，及4/5/6個COM驅動管腳和32/31/30個SEG驅動管腳。驅動器可編程為三種驅動模式：1/4占空比和1/3偏置電壓（4×32），1/5占空比和1/3偏置電壓（5×31），1/6占空比和1/3偏置電壓（6×30）。另外，它還提供兩種工作模式：電容型和SLP型（即低功耗模式）。       SH79F32內建一個穩(wěn)壓源

3、可以給LCD供電，如果單片機的電源超過3.2V，內部穩(wěn)壓源會產生穩(wěn)定電壓2.9V給驅動器提供電源；如果電源電壓低于3.2V，內部穩(wěn)壓源輸出低于2.9V，一般的3V液晶將不能顯示在最佳狀態(tài)（一些低壓型的液晶除外）。根據技術規(guī)格書的描述，當電源VDD=3.6V5.5V時，應該在代碼選項中打開LCD穩(wěn)壓源，同時VP3引腳要接一個電容（47F）到電源地；當3.0V<VDD<3.6V時（3.0V是單片機的額定最低工作電壓），則可以在代碼選項中關閉LCD穩(wěn)壓源，VP3則要改為與VDD短接，且不需要上面提到的47F電容。（注：芯片手冊第8.14部分的表格第4行第2列指出，代碼選項的OP_LVRE

4、N/OP_LVRLE為1/0時，當VDD>3.6V時為開，此時LCD驅動電壓是2.9V，VDD<3.6V時為關，此時LCD驅動電壓是VDD，似乎是說當如此設置時，LCD電源會根據實際電壓自動進行切換，如果是這樣，那么這個選項配置還分出那四種情況就沒有意義了，因為能自動切換了還需要燒寫配置嗎，但如果不是這樣，那么明明最后一列注著應用場合“VDD<3.6V”了，這里第二列這么寫是什么意思呢？這其中的含義，我始終沒想通。另外，的上面那副示意圖的右側注釋似乎有誤，個人以為應該是“VDD = 3.6V- 5.0V application”。）    在應用中，一般地

5、，電源系統(tǒng)要么是5V左右，要么就是3.3V左右，而且上下變動范圍均在1V以內，變化范圍跨越3.0V5.5V的不多見，即使有（比如串聯電池），也往往會對單片機的電源進行固定值穩(wěn)壓以降低功耗及提高準確度、穩(wěn)定性。5V的情況可以選擇打開穩(wěn)壓源，3.3V（即3.2V3.6V之間）似乎有些難以選擇，如果打開，當電壓小于3.2V時，顯示效果可能不理想，如果不打開，當電壓大于3.2V時又可能對液晶物理本身不利。具體問題還得具體分析，假設最高電壓可能達到甚至超過3.6V（比如充滿電的鋰電池）且不對單片機電源進行穩(wěn)壓，另外，液晶廠家認為這個電壓對液晶性能及壽命有影響（有時候雖不會損壞，但可能會出現鬼影），那么為

6、了保護LCD就必須降壓，也就需要打開穩(wěn)壓源；如果液晶完全可以承受3.6V且不出現鬼影（根據個人以往使用經驗，普通3V字段液晶基本會出現重影），那么可以關閉穩(wěn)壓源，這樣基本就能保證液晶在整個工作范圍內正常顯示；如果單片機電源電壓被穩(wěn)在3.3V左右，也就是說最高3.3V左右，那么要是打開穩(wěn)壓后LCD在整個工作電壓范圍內顯示效果不佳，可以考慮關閉穩(wěn)壓源而直接用VDD作為LCD的電壓源（目標板其實就是這么使用的），或者不關閉并嘗試向液晶制造廠商定制工作點低一些的液晶片。順便提一下，Keil的下載程序選項中選擇JET51的電壓與LCD穩(wěn)壓器的打開選擇沒有必然的關系，它只是LCD穩(wěn)壓器配置的一個應用實例，

7、莫將3.3V/5V作為用戶自己的應用系統(tǒng)打開LCD穩(wěn)壓源與否的判定條件。       LCDDriver提供了兩種工作模式，除了普通電容型工作模式，還有一種低功耗工作模式SLP。實際上，所謂SLP模式，也是電容型的，只是它比電容型普通工作模式省電，但這樣的描述多少讓人乍一看以為是有別于電容型的另一種模式。（只支持電容型，也是一個美中不足。）由于是電容型，使用LCD功能時VP1引腳和VP2引腳必須連接0.1F的電容，CUP1引腳和CUP2引腳也必須用0.1F相連。此外，不論是否打開LCD的電壓泵，這兩只電容是否都必須接，或者這兩只電容的具體作用，技術規(guī)格書

8、中未作闡述，穩(wěn)妥起見，對于低壓工作的系統(tǒng)，還是打開為宜。    其他參數及用法可參閱技術規(guī)格書以及其他應用文檔的描述，詳見參考資料。3.EDS815數碼液晶顯示器      EDS815是四位8數碼段式液晶顯示器，靜態(tài)驅動，驅動電壓3.0V5.0V，視角6：00。其外形圖及真值表如下：下載 (41.28 KB)EDS8152009-12-17 14:14    該液晶只有一個COM端，引腳1和40實際是短接在一起的，其他所有的字段都單獨連出引腳。在儀表中，這是一款比較常用的液晶屏。它的驅動可以用單片機的I/O口輔以

9、若干門電路形成的脈沖信號來實現，比如CD4055，具體方法非本文重點，此處略。4.SH79F32驅動EDS815的可行性    一般地，段型液晶的驅動有兩種方式：動態(tài)驅動和靜態(tài)驅動。所謂動態(tài)驅動顯示，就是像素電極排布呈矩陣或變形矩陣方式，需用時間分割掃描方式驅動；所謂靜態(tài)驅動顯示，就是每個像素均有單獨的引出電極，驅動期間要持續(xù)施加電壓。我們都知道，不論哪種驅動方式，都必須遵守的原則是：施加給液晶的應該是交流電場，并要求在這個交流電場中的直流分量越小越好，因為直流電場將導致液晶材料的化學反應和電極老化，從而迅速降低液晶材料的壽命。SH79F32支持4×32、5

10、15;31、6×30三種形式液晶驅動，且為1/3偏壓，這三種其實就是動態(tài)驅動方式。如果我們定制的液晶是4、5或6個COM端，而且SEG數目在32、31、30以內，可以方便地直接用SH79F32進行驅動。（如果能支持1/2偏壓，產品適用范圍會更廣。）但如果COM端只有3個，或者2個，抑或像上面提到的EDS815那樣只有一個呢？不煩從EDS815入手看看能否解決。    前面已經說明，原則上，只要施加在像素上的電場是交流的且直流分量盡可能小，就能正常點亮液晶。從每個單獨的背電極（即某個COM端）來說，動態(tài)掃描時，與各個段腳形成的驅動信號也必須嚴格服從這個原則。那么，如

11、果不考慮與其他背電極的分時掃描，該背電極也可以看作是間歇的脈沖靜態(tài)驅動，因此，該COM端的平均電壓也應該接近零，所以也應當能用于驅動靜態(tài)液晶，可能需要適當調整掃描的頻率。 本帖最后由 banian 于 2009-12-17 14:27 編輯 收藏 分享 banian · 發(fā)短消息 · 加為好友 banian 當前離線 UID579 帖子12 精華0 積分77 閱讀權限20 在線時間3 小時 注冊時間2009-9-10 最后登錄2010-3-29 注冊會員UID579 帖子12 

12、;技術27  金錢42  閱讀權限20 2# 發(fā)表于 2009-12-17 14:20 | 只看該作者 【續(xù)】    我們可以用驅動波形圖來論證此設想，由于中穎的資料中沒有正常模式下的LCD驅動輸出波形示意圖，只好從合泰的資料中截取一副插圖來說明。（從示波器獲取圖形比較麻煩，實際波形與圖示基本吻合，而且圖示比實際波形好看。）下載 (36.56 KB)液晶波形2009-12-17 14:20    如上圖示，以紅線所示的一個周期區(qū)間為例，假設VSS為電壓0，VC為電壓1，VB為電壓2，VA為電壓3，計算段腳與公共端之間的平均電

13、壓，顯然，最終平均電壓為0。所以，符合交流驅動的要求。那么，只要根據實際顯示情況，調整驅動脈沖頻率（LCD時鐘參數），就能得到滿意的效果。對于SLP模式，照此推理，也應當可行，同時還能調整PLCON參數來實現對比度調節(jié)。5. 在SH79F32目標板上實驗EDS815的軟、硬件設計    為了驗證上面的設想，利用JET51、SH79F32目標板、EDS815液晶片來搭建試驗平臺。液晶引腳與單片機之間的具體接線如下圖，其他部分直接利用目標板，電路圖中略去。系統(tǒng)時鐘使用32.768kHz晶振，JET51電源選項為5V。為調試方便，隨便取了P2.4驅動一只綠光LED作為狀態(tài)指示。看

14、門狗及OVL暫不考慮。下載 (137.92 KB)接線圖2009-12-17 14:20    程序很簡單，目的就是將LCD全屏點亮，流程圖略去。首先初始化I/O口，將相應引腳配置成SEG、COM功能，接著初始化LCD相關寄存器，最后打開點亮LCD，延時一定時間后再熄滅LCD（顯示空白，而非關閉LCD），再延時一定時間后再讓LCD全屏顯示，依此循環(huán)往復。因為JTAG口占用了SEG3SEG6，所以用JET51調試時，有3個筆段和1個小數點沒有顯示出來。低功耗模式、對比度調節(jié)、LCD時鐘頻率調節(jié)等對顯示的影響非本文重點，此處就不做實驗比較了。另外，用下載程序的方式運行程序（可以

15、參考我的第一篇體會的說明：【1021-1】JET51及SH79F32目標板用后感）的效果跟用調試模式運行程序的效果有差異，前者顯示有些模糊，不知道是否跟電源有關系，因手邊沒有合適的外接電源，此現象還有待查證，但個人認為應該沒問題。    實物照片（調試模式運行程序）如下：下載 (851.08 KB)實物照片12009-12-17 14:20下載 (716.84 KB)實物照片22009-12-17 14:20    程序分兩個版本，我首先用匯編的，因為匯編不容易錯，之后又寫了個C語言的，均編譯、調試及下載運行通過。因為程序量小，未考慮程序的優(yōu)化，只為實現

16、目的而已，僅供需要的朋友參考。C版本程序如下：#include <CPU32.h>#include <intrins.h>void delay(unsigned int);void Init_LCD(void);void Init_IO(void);void InitialCpu(void);void LCD_Offon(unsigned char i);unsigned char xdata SEG32 _at_ 0x1E0;void main(void)    delay(817);    RSTSTAT= 0x00;

17、0; /Bin(00000000);    CLKCON= 0x80;    delay(100);    InitialCpu();    delay(1640);    while(1)            RSTSTAT= 0x00;  /Bin(00000000)        P2_4= 1;   

18、;     LCD_Offon(0);        delay(1640);        P2_4= 0;        LCD_Offon(1);        delay(2640);    /*-void delay(unsigned int n)功能說明: 延時子程序其他說明: dela

19、y 20*(n)*Tsys輸入：n-065535輸出：無-*/void delay(unsigned int n)    unsignedint temp;    for(temp=n;temp>0;temp-)    RSTSTAT = 0x00;     _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_()

20、;    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    _nop_();    /*-void Init_IO(void)功能說明:初始化IO子程序其他說明:輸入：無輸出：無-*/void Init_IO(vo

21、id)/                P0            P1           P2        P3        P4/bit7    (SEG32)    (

22、SEG24)      UN        UN    (COM4)/bit6    (SEG31)    (SEG23)      UN        UN    (COM3)/bit5    (SEG30)    (SEG22)     

23、0;UN        UN    (COM2)/bit4    (SEG29)    (SEG21)     LED       UN    (COM1)/bit3    (SEG28)    (SEG20)      UN        

24、;UN    (CUP1)/bit2    (SEG27)    (SEG19)      UN        UN    (CUP2)/bit1    (SEG26)    (SEG18)      UN        UN    (VP1)/bit0

25、60;   (SEG25)    (SEG17)      UN        UN    (VP2)    P0SS=0xff;    /Bin(11111111),P0 shared as seg 2529    P1SS=0xff;    /Bin(11111111),P1 shared as seg 1724    P0CR=0xff;&#

26、160;   /Bin(11111111),輸出,用于LCD SEG    P0PCR=0x00;    /Bin(00000000),上拉電阻關閉    P0=0x00;    /Bin(00000000)    P1CR=0xff;    /Bin(11111111),輸出,用于LCD SEG    P1PCR=0x00;    /Bin(00000000),上拉電阻關閉    P1=0x00;

27、0;   /Bin(00000000)    P2CR=0xff;    /Bin(11111111),P2.4輸出,輔助狀態(tài)燈    P2PCR=0x00;    /Bin(00000000)    P2=0x00;    /Bin(00000000)    P3CR=0xff;    /Bin(11111111),無用    P3PCR=0x00;    /Bin(00000000)

28、    P3=0x00;    /Bin(00000000)    P4CR=0xff;    /Bin(11111111),輸出    P4PCR=0x00;    /Bin(00000000)    P4=0x00;    /Bin(00000000)/*-void Init_LCD(void)功能說明:初始化LCD子程序其他說明:輸入：無輸出：無-*/void Init_LCD(void)    unsigne

29、dchar i;/*-使能LCD模塊-*/    LCDCON=0x20;    /Bin(00100000),P4共享為VP21、CUP21和COM14，占空比為1/4，PUMP = LCDCLK/4    PLCON=0x00;    /Bin(00000000);    LCDCLK=0x00;    /Bin(00000000);    PLCON=0x0f;    /Bin(00001111),設置PLD  

30、0; LCDCON|=0x10;    /Bin(00010000),開啟LCD PUMP    delay(1000);    /延時    LCDCON|=0x80;    /Bin(10000000),使能LCD模塊/*-顯示內容初始化-*/    for(i=0;i<32;i+)    / LCD全部顯示        SEG= 0x0f;    /Bin(00001111);

31、60;   /*-void LCD_Offon(unsigned char i)功能說明:點亮或熄滅LCD子程序其他說明:輸入：1-點亮,0-熄滅輸出：無-*/void LCD_Offon(unsignedchar i)    unsignedchar t;    t=i;    if(t= 0)        for(i=0;i<32;i+)    /LCD全部不顯示       

32、0;        SEG= 0x00;    /Bin(00000000)            if(t= 1)        for(i=0;i<32;i+)    / LCD全部顯示                SEG= 0

33、x01;    /Bin(00001111)        /*void InitialCpu(void)功能說明:系統(tǒng)初始化程序其他說明:輸入：無輸出：無*/void InitialCpu(void)    EA=0;    /關閉全中斷    PSW=0;    /clearPSW    Init_IO();    Init_LCD();/    EA=1;  &

34、#160; /開啟全中斷    匯編程序如下，小程序還是建議初學的朋友用匯編，有益無害：ORG    000HAJMP    MAINORG    0003HRETIORG    0090HMAIN:MOV 0B2H,#80HMOV 0E3H,#10HMOV 0F8H,#00H;spstaMOV 95H,#00H;adchmov 0adh,#0ffh;p1ssmov 0aeh,#0ffh;p0ssmov 0e1h,#0ffh;p0crmov 0e2h,#0ffh;p1crmov 0e3h,#0f

35、fh;p2crmov 0e9h,#00h;p0pcrmov 0eah,#00h;p1pcrmov 0ebh,#00h;p2pcrmov 0f7h,#01h;xpagemov r0,#0dfh;0x1e0mov r6,#20h;D32inlop:inc r0mov a,#0fhmovx r0,adjnz r6,inlopmov 0f7h,#0hmov 0abh,#20h;lcdconmov 0ach,#00h;lcdclkmov 0afh,#0fh;plconorl 0abh,#10h;pumponMOV R2,#03H;130DLP1:MOV R4,#64H;255DLP2: DJNZ R4,LP2DJNZ R2